亞硝化細(xì)菌應(yīng)用于生物濾池及反滲透深度處理城市污水現(xiàn)場(chǎng)中試研究.pdf

1、從我國水環(huán)境形勢(shì)來看，NH<,3>-N污染已成為我國水污染的主要問題，而目前我國的污水處理廠無論是工業(yè)廢水還是生活污水脫氮比例及效率皆是很低的，所以有必要針對(duì)低濃度廢水的脫氮問題探討更為切實(shí)有效的工藝。本文結(jié)合我國城市污水處理廠出水的實(shí)際水質(zhì)特征進(jìn)行深度處理以滿足電廠用水的需要，主要對(duì)亞硝化細(xì)菌篩選及其應(yīng)用于生物濾池技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)研究，在注重工程實(shí)際應(yīng)用的同時(shí)，從理論上闡述了采用亞硝化細(xì)菌強(qiáng)化處理低氨氮濃度廢水短程硝化的可行性。然后在此基

2、礎(chǔ)上，生物濾池出水進(jìn)行預(yù)處理后進(jìn)入低壓反滲透系統(tǒng)進(jìn)行脫鹽處理，初步探討了工藝參數(shù)。具體實(shí)驗(yàn)過程如下： 1.為了在最大程度上實(shí)現(xiàn)低濃度廢水的短程硝化去除氨氮，首先以山東濟(jì)南污水處理廠二沉池污泥為底物，經(jīng)過亞硝化細(xì)菌富集培養(yǎng)基富集培養(yǎng)和硅膠平板分離，利用肉湯蛋白胨培養(yǎng)基檢測(cè)異養(yǎng)細(xì)菌，最終篩選純化得到6株較優(yōu)亞硝化細(xì)菌。在考察氨氮去除性能的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了一株最優(yōu)細(xì)菌YB一2的去除氨氮特性。 (1)對(duì)YB-2細(xì)菌進(jìn)行了測(cè)

3、序，將所測(cè)的序列經(jīng)校對(duì)后，通過Blast程序在GenBank中核酸數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析，與亞硝化單胞菌GH22 amoA基因(AF327917.1)有較高同源性，同源性98％，并進(jìn)行了系統(tǒng)發(fā)育分析。 (2)亞硝化細(xì)菌YB-2可有效降解在250mg/L以下范圍的氨氮濃度的廢水，且隨氨氮濃度的增加降解速度增加，但經(jīng)過3天的降解后氨氮去除效果不再明顯，去除率均在30％以上。 (3)亞硝化細(xì)菌去除不同pH氨氮廢水，其最佳pH=8

4、左右。pH值超過8以后，亞硝化細(xì)菌在開始的2天作用不好，但會(huì)從第3天開始去除效果變好。pH值低于7，亞硝化細(xì)菌也有去除氨氮作用，但是去除率較小。 (4)亞硝化細(xì)菌處理氨氮廢水適宜溫度在25--30℃范圍，溫度低于20℃去除率下降，高于30℃也會(huì)下降。該亞硝化細(xì)菌對(duì)溶解氧濃度要求較低，靜止?fàn)顟B(tài)下對(duì)氨氮也有較好處理作用。亞硝化細(xì)菌去除氨氮廢水周期較長，采取載體長時(shí)間培養(yǎng)可以獲得比較穩(wěn)定的亞硝化細(xì)菌生物膜，這樣可以大大加快氨氮去除速

5、度，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)陶粒適合亞硝化細(xì)菌的生長，且從機(jī)械強(qiáng)度和長期使用考慮，有利于亞硝化細(xì)菌發(fā)揮更好的去除氨氮的作用。 2.為了能夠有效地實(shí)現(xiàn)城市污水處理廠出水的氨氮短程去除，本文采用亞硝化細(xì)菌強(qiáng)化一級(jí)好氧生物濾池工藝。然后二級(jí)缺氧濾池在有碳源加入的條件下實(shí)現(xiàn)脫氮。一級(jí)好氧生物濾池采取投加優(yōu)勢(shì)菌亞硝化細(xì)菌和二級(jí)缺氧生物濾池自然掛膜培養(yǎng)方式，在水溫24～30℃，只用10d就完成了啟動(dòng)掛膜過程，比一般的生物掛膜方法縮短10天左右。

6、 (1)探討了實(shí)現(xiàn)短程硝化的最佳運(yùn)行參數(shù)和效果。實(shí)驗(yàn)研究主要包括：運(yùn)行時(shí)間、氣水比、反沖洗、水力負(fù)荷、溫度、及污染物負(fù)荷等內(nèi)容。通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)得到濾池最佳工藝參數(shù)為：控制濾速為5-8m/h均可，從去除氨氮、COD角度一級(jí)濾池采用氣水比為0.5-1：1為最佳，但從實(shí)現(xiàn)短程硝化角度，最佳的氣水比為0.5：1。在一級(jí)好氧生物濾池中，氨氮和COD的去除呈階梯分布，有一定程度的同步短程硝化反硝化現(xiàn)象。在實(shí)現(xiàn)氨氮有效去除的基礎(chǔ)上，選擇氣水比0.5：1

7、可以實(shí)現(xiàn)最大化的亞硝酸鹽積累，同時(shí)有效避免硝酸鹽氮的增加，實(shí)現(xiàn)總氮的良好去除。最初一級(jí)濾池出水硝酸鹽氮濃度呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，隨時(shí)間延長有升高的現(xiàn)象，說明硝酸細(xì)菌的活動(dòng)從無到有，但是控制最佳運(yùn)行條件可以較好的實(shí)現(xiàn)亞硝酸鹽的積累，避免硝酸鹽的升高。較低的溶解氧和采用亞硝化細(xì)菌先期掛膜是控制氨氮一般不會(huì)轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮的主要原因。反沖洗有利于亞硝酸鹽的積累，但是對(duì)COD去除影響較大。 (2)研究表明影響短程硝化的原因主要是硝酸細(xì)菌的持續(xù)

8、生長所致，采取亞硝化細(xì)菌先期掛膜和適中的氣水比的方法可使亞硝化細(xì)菌穩(wěn)定維持活性，在氨氮濃度不是太高的城市污水中具有較長的使用時(shí)間，并且實(shí)現(xiàn)氨氮和總氮的良好去除。 (3)生物相特征表明采用優(yōu)勢(shì)亞硝化細(xì)菌啟動(dòng)強(qiáng)化先期掛膜，由于沒有受到異養(yǎng)細(xì)菌的干擾，掛膜效果比較好。亞硝化細(xì)菌傾向于聚集在附著物表面。但是隨著進(jìn)水時(shí)間的延長，亞硝化細(xì)菌在進(jìn)水端容易被異養(yǎng)細(xì)菌覆蓋，而隨著高度增加，被覆蓋的情況減少。好氧條件下填料生物膜結(jié)構(gòu)與缺氧填料有所

9、不同，即使在好氧濾池的不同部位也有所區(qū)別。在溶解氧較為豐富的環(huán)境由于異養(yǎng)細(xì)菌的生長，也可以在填料內(nèi)部產(chǎn)生厭氧微環(huán)境，具備反硝化細(xì)菌的生長條件。好氧濾池不同填料高度的陶粒表面的微生物相的差異性可從亞硝化菌和異養(yǎng)細(xì)菌所占比例的不同解釋。亞硝化菌作為專性好氧化能自養(yǎng)菌，能在一級(jí)好氧生物濾池中保持一定的優(yōu)勢(shì)地位。掃描電鏡對(duì)生物膜進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)亞硝化細(xì)菌和異養(yǎng)細(xì)菌共同生長，但是不同部位比例有差異。另一方面，好氧濾池填料生物膜結(jié)構(gòu)與有機(jī)物豐富的缺氧

10、濾池明顯不同，缺氧濾池中主要為分布較為集中的反硝化細(xì)菌和異養(yǎng)細(xì)菌。 3.為了生物濾池出水進(jìn)一步處理后滿足鍋爐補(bǔ)充水的脫鹽要求，采用了反滲透系統(tǒng)脫鹽處理。初步分析了影響膜組件運(yùn)行的因素，操作壓力對(duì)膜的水通量和處理效果有直接影響。本從操作條件來看，在0.8--1.2MPa，純水流量逐步增加，濃水流量逐漸減少，但超過1.2MPa，濃水流量下降很快，出水流量增加不大。在本試驗(yàn)中，低壓RO的操作壓力定在1.0MPa。隨著操作壓力的升高，

11、膜的脫鹽率基本變化不大，以操作壓力為1Mpa電導(dǎo)率最小，此時(shí)純水的回收率為34％。隨著操作時(shí)間的增加，純水流量為600 L/h和720 L/h時(shí)膜的水通量和脫鹽率基本保持不變。純水流量在5-25℃之間隨溫度升高而線性增加。 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)： ①從污水處理廠污泥富集分離純化獲得了6株亞硝化細(xì)菌，采用其中一株YB-2進(jìn)行廢水處理特性研究，結(jié)果表明該菌對(duì)氨氮降解速度快，對(duì)pH適應(yīng)范圍廣，對(duì)溶解氧要求低，對(duì)載體有依附性，適合對(duì)2

12、50mg/L以下氨氮濃度的處理，提供了一種實(shí)現(xiàn)短程硝化的新思路。 ②向好氧生物濾池中投加YB-2富集液，控制濾池氨氮濃度為50mg/L，悶曝3天，接種YB-2亞硝化細(xì)菌于濾料表面，然后連續(xù)進(jìn)水，實(shí)現(xiàn)亞硝化細(xì)菌強(qiáng)化短程硝化好氧和缺氧生物濾池工藝快速啟動(dòng)，比一般的掛膜方法縮短10天，強(qiáng)化了對(duì)氨氮的去除。 ③通過6個(gè)月亞硝化細(xì)菌強(qiáng)化短程硝化好氧一缺氧兩級(jí)生物濾池處理城市污水處理廠出水的中試試驗(yàn)，探討了在氨氮濃度變化較大的條